建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ^Bn)a"Gd
x/Se
/C 使用工具箱：基本工具箱 aO('X3?
BL<.u 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 /kE3V`es
M>dP
1 自由空间传输距离：10mm r( iT&uz
!Uz{dFJf; VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 "P HkbU
e> ~g!S}G 1) 脉冲传输 1C\OL!@L
Y~Y-L<`I 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 ?>5[~rMn ;NH 5
L,
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： zF6 R\w 2) 复数场 yjUZ 40Dq
c^vP d]Ed 传输时间用 来表示 F,Q\_H##x4
$Z6g/bD`E 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 py.lGywb_
*LpEH,J 脉冲的载波频率为 bqp6cg\p
0UZ>y/
C)= 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： :b)IDcW&j: !s pp*Q)#\ 3) 时间傅里叶变换 %0C<_drW
`Bk7W]{L 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： I&~kwOP &Oc^LV$6 类似的定义同样适用于复数场 /y lO["<Q
jY%&G#4 4) 包络函数 /!;oO_U:#
h \\fb[`` VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： Z"PPXv-<jY 其对应的频域谱为： ehk 5U,d
Hs/
aU _ 
uc!j`G*]
vdw5T&Q{{C 1) 构建脉冲光源 H,`F%G#!`q OV3l)73?t KBJw7rra PS:高斯脉冲光谱窗口
wqB{cr }!
a0I+|fR 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ,Oa-AF/p
)[RLCZ 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 n% zW6}
nVkx Q?2 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 0Jz H dz
%@
UH,Ew STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) Q ^X
ap=m5h27 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) `i5U&K. 7
W Ll_;BgN STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) T I4#A E
~!UC:&UKo STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 `G*7y7
O
]o7 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 ]&6# {I-
_5TSI'@.4 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm |,3 s]b`
M)S(:Il6Xx 
&
$ E[ l'
mdjPK rF< 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 n%'M?o]DF 
-e< d//> PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 kFKc9}7 W
6) 点击
，进行光程分析 D![42H+-Qd D4,kGU@ PS1：左图为相位vs频率图 |vW(;j6
gc(Gc vdB\ PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) LXYpP- E
'a. n 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 mGx! {v~i& PS1：时间偏移量为33.3656ps HYVSi 3[
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 j"(o>b v7 wM.z/r \p PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ]xGo[:k|E
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 /`(Kbwh
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 2iOn\
^]x
lGrp^ PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 _Z~cJIEU
PS：电场振幅在时域中的分布 S&/</%
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 fM, !9}<
=&+]>g{T PS:转换为真实的场 oh*Hzb
PS：将包络函数转换为真实场 d4ANh+}X"_
11) 其它场测量工具 B
~u9"SR.
x_za
R}WI 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 3On IAk3 G!]%xFwYa PS：在输出光场上划定线段 /$NDH]a
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 x)evjX=q
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ]vj.s/F ~
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 b-*3] gB
Xge]3Ub hxG= g6:G
QQ：2987619807
